微電網電能質量主動控制策略探討

祁宏

（云南電網有限責任公司怒江供電局，云南怒江 673299）

微電網電能質量主動控制策略探討

祁宏

（云南電網有限責任公司怒江供電局，云南怒江 673299）

大電網同協調分布式電源之間存在一定的沖突，其中最主要的就是微電網。近年來我國在使用風力和光伏進行發電過程中，微電網的電能質量受到其任意性和功率波動的影響而下降。為了促進我國電能開發事業的長期發展，現階段加強對微電網電能質量主動控制策略的研究具有重要意義。本文在分析三項變換器和微電網諧波對電能質量的影響基礎上，深入研究了三相四線制APF有源濾波器控制策略。

微電網 電能質量 主動控制策略

在我國經濟飛快發展的背景下，人們日常的工作和生活對于電能質量的要求越來越高，而為了節約不可再生資源，我國對風能、太陽能等進行了開發，從而有效為用戶提供了相對環保和高效的能源。新能源在使用過程中常常引起電能質量下降的問題，在供電儀器和線路處于正常狀態時，使用者能夠連續使用電能，說明電能質量高，否則說明電能質量較低。影響電能質量的因素較多，三項變換器就是其中的一個重要因素。

1 微電網中電能質量問題

1.1 三相變換器對電能質量的影響

非工頻交流和不明確直流電壓是分布式電源的特點，使用變換器能夠有效變換電能。交流和直流在通常狀況下需要不同的變化器，而在微電網中，三項變換器可以適用于這兩種電流，因為該變換器具有較高的控制功能，擁有較少的諧波含量，其技術水平也相對較高。例如，現階段被廣泛使用的三項AC/DC變換器，包含了不同的電路拓撲結構，即晶閘管相控、二極管不可控和全控開關器件PWM變換器。在科學技術不斷進步的背景下，PWM變換器現階段已經發展較成熟，在對其進行網側時，受控電流得以呈現，這一特點具有較高的研究和使用價值。

該變換器擁有兩種類型，電流型和電壓型。在微電網中，該變換器的拓撲結構是調節電能質量的基礎，一定程度上轉變對控制算法和結構能夠補償諧波等。因此，微電網中應用該變換器，對其結構、模型等進行充分的研究，有利于電能質量的提升［1］。

1.2 微電網諧波對電能質量的影響

非線性負荷會導致嚴重的諧波問題存在于配電網中，而針對微電網而言，很可能出現諧波滲透和非線性負荷等。儲能設備在接入微電網時，電力電子裝置是重要的設備，這樣一來才能夠將電能輸出，滿足用戶的需求，而不同的元件會導致諧波產生不同，一旦微電網中的滲透率較高，則會出現諧波上升的現象，同時并網狀態下，在公共連接點的作用下，低壓電網將受到電壓諧波，從而導致電壓質量的下降，甚至會出現并網失敗的現象。

低壓電網中，諧波的出現可以從不同的角度采取措施，一方面，對波形進行改善，即對電源電力電子接口進行修補，降低諧波輸出量；另一方面，滲透諧波在處理過程中，可以將治理裝置安放于諧波嚴重地點。在使用各種技術減少諧波的過程中，首先可以從改造微電源的角度進行，還可以用多電平控制和PWM控制來改善電子變換裝置，LC和LCL濾波器在接口處的裝設也能夠有效減少諧波的產生。

針對已經存在于微電網中的諧波而言，現階段最有效的修繕方式就是濾波裝置的使用，其中有源濾波器和LC器件都是重要的設備，而最為廣泛使用的是無源濾波器，對固定頻次的諧波進行濾除過程中具有較高的功效。對其進行裝設，需詳細分析該系統的阻抗和諧波現狀，并合理設計無源濾波器，避免諧振現象的產生［2］。

2 三相四線制APF有源濾波器控制策略

2.1 結構

該濾波器可以采用串聯和并聯兩種方式來接入電網，并聯擁有相對簡單的接入手段，其無功補償功能較高，因此這一諧波電流補償裝置使用廣泛；串聯型在接入電網過程中需要利用變壓器，從而濾除相應的諧波電壓。在科學技術不斷進步的背景下，現階段將二者進行混合接入電網可以發揮更大的功能。

該濾波器的元件在接入直流側時擁有電壓和電流兩種形式，電流型指的是濾波器存在于直流側，此時功率損耗較大；電壓型指的是電容器存在于直流側。

2.2 無諧波檢測

對該濾波器控制結構進行檢測過程中，傳統的方式以電壓外環電流中的雙環控制結構為主，直流側的電容電壓是控制電壓環的主要手段，同時負載電流同樣是電流環采集的內容。對其進行控制，諧波、有功和無功基波在負載電流當中都應道及時進行檢測，而該諧波信號應被有源濾波器的輸出進行跟蹤。要想直接控制電網電流，在對電壓環進行跟蹤的基礎上將參考值輸出，成為該檢測的主要思想，同諧波檢測具有一樣的功能。經過長時間的實踐證明，無諧波檢測在各方面具有較突出的優點，它能夠在有效進行控制的同時降低電流互感器的使用數量，對控制算法的計算用時進行縮短。現階段在對無諧波檢測控制能力進行驗證過程中，最長采用的算法是matlab/simulink［3］。

2.3 改進策略

近年來越來越多的學者開始投入到諧波檢測的研究當中，對于有源濾波器也更加注重，在其結構上，研究了統一電能質量調節器、擁有LCL的濾波器等。在對三相四線制APF有源濾波器控制策略進行研究的過程中，對不平衡狀態下的控制算法進行研究具有重要意義。在該有源濾波器當中，abc三相坐標轉換成兩相坐標是檢測的主要手段，而這一過程中忽視了零序的控制，但是應用三相dqo選裝坐標來代替中性線電流的掌控是非常重要的。改善三相不平衡和一致諧波過程中可以應用相應的控制結構，不僅要突出三相四線制APF的功能，顯示通過對其的使用而使電能質量提升的一面，還可以實現無功補償和有功分配調節，現階段在研究過程中可以充分分析仿真模型來尋找控制方法及手段［4］。

3 結語

我國傳統供電企業以單一的模式進行供電，已經無法滿足現階段社會生產和人們生活水平的要求，微電網技術的應用，有效轉變了這一現狀，同時促使電能在供應過程中更加環保和節能。微電網的應用還能夠極大的提高能源和供電系統的可靠性，緩解分布式電源與大電網之間的沖突。本文從微電網中電能質量問題入手，對三相變換器和微電網諧波對電能質量的影響進行了詳細的討論，并在此基礎上提出了三相四線制APF有源濾波器控制策略，從其結構、無諧波檢測和改進策略角度進行了細致的分析。

［1］李盛偉，李永麗，孫景釕，金強，李旭光.基于逆變型分布式電源控制策略的微電網電能質量控制方法［J］.電網技術，2010，08：6-11.

［2］劉佳易.交直流混合微電網中雙向AC/DC功率變換器控制策略研究［D］.太原理工大學，2014.

［3］李曉亮，夏明超，毛彥輝，張文豪.基于改進型統一電能質量調節器結構的微電網控制策略［J］.電力系統自動化，2013，22：22-27.

［4］周晨.基于虛擬阻抗的微電網下垂控制策略及諧波抑制方法研究［D］.西南交通大學，2014.